JPH0955532A - Semiconductor light receiving element - Google Patents

Semiconductor light receiving element

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JPH0955532A
JPH0955532A JP7228505A JP22850595A JPH0955532A JP H0955532 A JPH0955532 A JP H0955532A JP 7228505 A JP7228505 A JP 7228505A JP 22850595 A JP22850595 A JP 22850595A JP H0955532 A JPH0955532 A JP H0955532A
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JP
Japan
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light receiving
comb
receiving element
semiconductor layer
electrodes
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JP7228505A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyotsugu Tanaka
清嗣 田中
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor light receiving element wherein thinning and cost reduction can be realized at the same time, when the element is employed for an optical pickup of a photo-electro-magnetic disc recording reproducing equipment. SOLUTION: On a semiinsulating semiconductor substrate 1, an N-type semiconductor layer 2 is formed, on which a pair of comb type electrodes 3, 4 are formed in such a manner that they face each other and are brought into Schottky contact with the N-type semiconductor layer 2. The comb type electrodes 3, 4 are designed to operate as wire grid polarizers at the time of operating, the comb type electrode 4 is, e.g. grounded, and a bias voltage VD is applied to the comb type electrode 3. A light entering a light receiving surface is polarized and isolated by the comb type electrodes 3, 4. One polarized light passes gaps of comb type electrodes 3, 4, enters the N-type semiconductor layer 2, and is detected. The other polarized light is reflected by the light receiving surface.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体受光素子
に関し、特に、いわゆるくし型電極対向型の半導体受光
素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor light receiving element, and more particularly to a so-called comb-shaped electrode facing type semiconductor light receiving element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光磁気ディスクの記録再生装置が
商品化されている。この光磁気ディスク記録再生装置の
うち、特にポータブル型のものにおいては、光磁気ディ
スクの再生用の光ピックアップの薄型化および低コスト
化が重要である。
2. Description of the Related Art In recent years, recording / reproducing devices for magneto-optical disks have been commercialized. Among the magneto-optical disk recording / reproducing devices, particularly in the portable type, it is important to reduce the thickness and cost of the optical pickup for reproducing the magneto-optical disk.

【0003】ところで、このような光磁気ディスクの再
生用の光ピックアップにおいては、レーザ光の偏光分離
を行うために偏光子が用いられる。従来、この偏光子と
しては、ウォラストンプリズムが多く用いられている。
しかしながら、このウォラストンプリズムは高価である
ため、光ピックアップの低コスト化の要求を満たすこと
は難しい。
By the way, in such an optical pickup for reproducing a magneto-optical disk, a polarizer is used to perform polarization separation of laser light. Conventionally, a Wollaston prism is often used as the polarizer.
However, since this Wollaston prism is expensive, it is difficult to meet the demand for cost reduction of the optical pickup.

【0004】一方、例えばポータブル型のコンパクトデ
ィスクプレーヤにおいては、光ピックアップにレーザカ
プラと呼ばれるものを用いたものがある。このレーザカ
プラは、フォトダイオードICチップ上にレーザチップ
やマイクロプリズムなどを搭載したものであり、薄型に
構成することができる特徴を有する。
On the other hand, for example, in a portable type compact disc player, there is a type using an optical pickup called a laser coupler. This laser coupler is a photodiode IC chip on which a laser chip, a microprism, and the like are mounted, and has a feature that it can be made thin.

【0005】そこで、光磁気ディスク記録再生装置の光
ピックアップとして、上述のレーザカプラにLiNbO
3 (LN)結晶、KTP結晶などの異方性結晶や多層構
造の偏光分離膜などを偏光子として組み込んだ光ピック
アップの採用が検討されている。
Therefore, as an optical pickup of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus, the above-mentioned laser coupler is used as LiNbO.
The adoption of an optical pickup in which an anisotropic crystal such as 3 (LN) crystal or KTP crystal or a polarization separation film having a multilayer structure is incorporated as a polarizer is under study.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような異方性結晶や偏光分離膜を偏光子として組み込ん
だ光ピックアップは、製造プロセスなども考慮に入れた
場合、いずれも一長一短があり、光ピックアップの薄型
化および低コスト化の要求を同時に満たすものはない。
However, the above-mentioned optical pickup incorporating an anisotropic crystal or a polarization separation film as a polarizer has both advantages and disadvantages when the manufacturing process is taken into consideration. Nothing at the same time can satisfy the requirements for thinning and low cost of the pickup.

【0007】従って、この発明の目的は、偏光分離機能
および偏光検出機能を有し、薄型かつ低コストであり、
光磁気ディスク記録再生装置の光ピックアップに用いた
場合に光ピックアップの薄型化および低コスト化の要求
を同時に満たすことができる半導体受光素子を提供する
ことにある。
Therefore, an object of the present invention is to have a polarization separation function and a polarization detection function, be thin and low in cost,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor light receiving element which can simultaneously satisfy the requirements for thinning and cost reduction of an optical pickup when used for an optical pickup of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、半導体基板上に一対のくし型電極が互
いに対向して設けられた構造を有する半導体受光素子に
おいて、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構
成していることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor light receiving element having a structure in which a pair of comb-shaped electrodes are provided on a semiconductor substrate so as to face each other. The electrode constitutes a wire grid polarizer.

【0009】この発明においては、典型的には、一対の
くし型電極は半導体基板とショットキー接触している。
In the present invention, typically, the pair of comb-shaped electrodes is in Schottky contact with the semiconductor substrate.

【0010】この発明の一実施形態においては、半導体
基板は半絶縁性半導体基板上に一導電型の半導体層が設
けられた構造を有し、一対のくし型電極は半導体層とシ
ョットキー接触している。ここで、半絶縁性半導体基板
は、例えば、半絶縁性シリコン(Si)基板や半絶縁性
ヒ化ガリウム(GaAs)基板などである。また、半導
体層は、Si層やGaAs層などである。
In one embodiment of the present invention, the semiconductor substrate has a structure in which a semiconductor layer of one conductivity type is provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and the pair of comb-shaped electrodes are in Schottky contact with the semiconductor layer. ing. Here, the semi-insulating semiconductor substrate is, for example, a semi-insulating silicon (Si) substrate or a semi-insulating gallium arsenide (GaAs) substrate. The semiconductor layer is a Si layer, a GaAs layer, or the like.

【0011】この発明において、くし型電極の材料とし
ては、例えば、チタン(Ti)、白金(Pt)、アルミ
ニウム(Al)などを用いることができる。
In the present invention, as the material of the comb electrode, for example, titanium (Ti), platinum (Pt), aluminum (Al) or the like can be used.

【0012】上述のように構成されたこの発明による半
導体受光素子においては、一対のくし型電極がワイヤグ
リッド偏光子を構成していることにより、この一対のく
し型電極に入射する光は偏光分離される。この偏光分離
によって得られた一方の偏光は、所定のバイアス電圧が
印加された一対のくし型電極の間隙を通って半導体基板
に入射し、電子−正孔対を生成する。これらの電子およ
び正孔は、それぞれ一方のくし型電極および他方のくし
型電極に集められる。これによって、偏光が検出され
る。一方、偏光分離により得られた他方の偏光は、くし
型電極の表面で反射される。
In the semiconductor photodetector according to the present invention constructed as described above, since the pair of comb-shaped electrodes constitutes a wire grid polarizer, the light incident on the pair of comb-shaped electrodes is polarized and separated. To be done. One of the polarized lights obtained by this polarization separation enters the semiconductor substrate through the gap between the pair of comb-shaped electrodes to which a predetermined bias voltage is applied, and produces electron-hole pairs. These electrons and holes are collected at one comb-shaped electrode and the other comb-shaped electrode, respectively. Thereby, the polarized light is detected. On the other hand, the other polarized light obtained by the polarization separation is reflected on the surface of the comb electrode.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図1および図2はこの発明の第1の実施形
態による半導体受光素子を示し、図1はその平面図、図
2は図1のII−II線に沿っての拡大断面図である。
1 and 2 show a semiconductor light receiving element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view thereof, and FIG. 2 is an enlarged sectional view taken along line II-II of FIG. .

【0015】図1および図2に示すように、この半導体
受光素子においては、例えば半絶縁性Si基板のような
半絶縁性半導体基板1上に例えばn型Si層のようなn
型半導体層2が設けられている。このn型半導体層2上
に一対のくし型電極3、4が互いに対向し、かつn型半
導体層2とショットキー接触して設けられている。この
場合、これらのくし型電極3、4は、互いに同一の材
料、例えばTi、Pt、Alなどの金属により形成され
る。符号3a、4aは、くし型電極3、4の一端に設け
られたパッド部を示す。
As shown in FIGS. 1 and 2, in this semiconductor light receiving element, for example, an n-type Si layer or an n-type Si layer is formed on a semi-insulating semiconductor substrate 1 such as a semi-insulating Si substrate.
The type semiconductor layer 2 is provided. A pair of comb-shaped electrodes 3 and 4 are provided on the n-type semiconductor layer 2 so as to face each other and make Schottky contact with the n-type semiconductor layer 2. In this case, the comb electrodes 3 and 4 are formed of the same material as each other, for example, a metal such as Ti, Pt, or Al. Reference numerals 3a and 4a denote pad portions provided at one ends of the comb electrodes 3 and 4, respectively.

【0016】この第1の実施形態においては、一対のく
し型電極3、4はワイヤグリッド偏光子を構成してい
る。言い換えれば、これらのくし型電極3、4は、ワイ
ヤグリッド偏光子として働いて偏光分離が可能なよう
に、受光する光の波長や入射角などに応じて、その高さ
h、幅w、間隔dなどが設計されている。
In the first embodiment, the pair of comb electrodes 3 and 4 constitutes a wire grid polarizer. In other words, these comb-shaped electrodes 3 and 4 function as a wire grid polarizer and can separate polarized light, so that the height h, the width w, and the spacing of the comb-shaped electrodes 3 and 4 can be separated according to the wavelength and incident angle of the received light. d etc. are designed.

【0017】これらのくし型電極3、4の設計の一例を
挙げると、次の通りである。すなわち、受光する光が入
射角20°で半導体受光素子の受光面に入射するとする
と、h=0.5μm、d=0.7μm、w=0.3μm
である。これらのh、d、wの値は、入射角20°に対
する最適値である。このとき、この半導体受光素子の受
光部の開口率(w/(d+w))は70%である。
An example of the design of the comb electrodes 3 and 4 is as follows. That is, if the received light is incident on the light receiving surface of the semiconductor light receiving element at an incident angle of 20 °, h = 0.5 μm, d = 0.7 μm, w = 0.3 μm
It is. These values of h, d, and w are optimum values for an incident angle of 20 °. At this time, the aperture ratio (w / (d + w)) of the light receiving portion of this semiconductor light receiving element is 70%.

【0018】また、受光する光に対して十分な受光効率
を得るために、後述のようにバイアス電圧VD が印加さ
れるくし型電極3の接触部のn型半導体層2中に広がる
空乏層5の幅W(図2参照)は、n型半導体層2に対す
る受光光の侵入長(n型半導体層2の吸収係数をα0
すると、1/α0 に等しい)と同程度またはそれ以上と
するのが望ましい。
Further, in order to obtain sufficient light receiving efficiency for the received light, a depletion layer spreading in the n-type semiconductor layer 2 at the contact portion of the comb-shaped electrode 3 to which a bias voltage V D is applied as described later. The width W of 5 (see FIG. 2) is equal to or greater than the penetration length of the received light into the n-type semiconductor layer 2 (equal to 1 / α 0 when the absorption coefficient of the n-type semiconductor layer 2 is α 0 ). Is desirable.

【0019】ところで、空乏層5の幅Wは、次式で表さ
れる。
By the way, the width W of the depletion layer 5 is expressed by the following equation.

【0020】 W=[(2ε/qND )(VD +Vb )]1/2 (1) ここで、εはn型半導体層2の誘電率、ND はn型半導
体層2のドナー濃度、qは電気素量、VD はバイアス電
圧、Vb はビルトイン電圧である。
W = [(2ε / qN D ) (V D + V b )] 1/2 (1) where ε is the dielectric constant of the n-type semiconductor layer 2 and N D is the donor concentration of the n-type semiconductor layer 2. , Q is an elementary charge, V D is a bias voltage, and V b is a built-in voltage.

【0021】従って、上述のように空乏層5の幅Wをn
型半導体層2に対する受光光の浸透長(1/α0 )と同
程度またはそれ以上とするためには、n型半導体層2の
ドナー濃度ND を(1)式より求められる値に設定すれ
ばよいことがわかる。
Therefore, the width W of the depletion layer 5 is set to n as described above.
In order to make the permeation length (1 / α 0 ) of the received light into the n-type semiconductor layer 2 equal to or longer than that, it is necessary to set the donor concentration N D of the n-type semiconductor layer 2 to a value obtained from the equation (1). I understand that it is good.

【0022】例えば、n型半導体層2がn型Si層であ
り、波長780nmの光を受光するとすると、この波長
780nmの光のSiに対する侵入長1/α0 は約9.
0μmであるから、十分な受光効率を得るためには、W
を約10μmとする必要がある。この場合、バイアス電
圧VD を3Vとすると、(1)式より、n型半導体層2
のドナー濃度ND は約1×1014cm-3となる。
For example, if the n-type semiconductor layer 2 is an n-type Si layer and receives light with a wavelength of 780 nm, the penetration length 1 / α 0 of this light with a wavelength of 780 nm into Si is about 9.
Since it is 0 μm, in order to obtain sufficient light receiving efficiency, W
Needs to be about 10 μm. In this case, assuming that the bias voltage V D is 3 V, the n-type semiconductor layer 2 is calculated from the equation (1).
Has a donor concentration N D of about 1 × 10 14 cm −3 .

【0023】次に、上述のように構成されたこの第1の
実施形態による半導体受光素子の動作について説明す
る。
Next, the operation of the semiconductor light receiving element according to the first embodiment configured as described above will be described.

【0024】この第1の実施形態による半導体受光素子
の動作時には、例えば、一方のくし型電極4を接地し、
他方のくし型電極3にバイアス電圧VD を印加する。こ
の状態でこの半導体受光素子の受光面に光が入射する
と、この入射光はワイヤグリッド偏光子を構成するくし
型電極3、4により偏光分離される。この偏光分離によ
って得られたs偏光は、くし型電極3、4の間隙を通っ
てn型半導体層2に入射し、電子−正孔対を生成する。
これらの電子および正孔は、それぞれくし型電極3、4
に集められる。そして、これによってこれらのくし型電
極3、4間に流れる電流(光電流)を検出することによ
り偏光検出が行われる。一方、偏光分離によって得られ
たp偏光は、受光面で反射される。
During operation of the semiconductor light receiving element according to the first embodiment, for example, one of the comb electrodes 4 is grounded,
A bias voltage V D is applied to the other comb-shaped electrode 3. When light is incident on the light-receiving surface of this semiconductor light-receiving element in this state, the incident light is polarized and separated by the comb-shaped electrodes 3 and 4 which constitute the wire grid polarizer. The s-polarized light obtained by this polarization separation enters the n-type semiconductor layer 2 through the gap between the comb-shaped electrodes 3 and 4, and generates electron-hole pairs.
These electrons and holes are generated by the comb electrodes 3 and 4, respectively.
Collected in. Then, polarization detection is performed by detecting the current (photocurrent) flowing between the comb electrodes 3 and 4 by this. On the other hand, the p-polarized light obtained by the polarization separation is reflected by the light receiving surface.

【0025】なお、図3に示すように、この第1の実施
形態による半導体受光素子10の出力端子(くし型電極
3、4)は通常、増幅回路20に接続され、この半導体
受光素子10の出力電流がこの増幅回路20により増幅
されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the output terminals (comb-shaped electrodes 3 and 4) of the semiconductor light receiving element 10 according to the first embodiment are normally connected to the amplifier circuit 20, and the semiconductor light receiving element 10 of this semiconductor light receiving element 10 is connected. The output current is amplified by the amplifier circuit 20.

【0026】次に、上述のように構成されたこの第1の
実施形態による半導体受光素子の製造方法について説明
する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor light receiving element according to the first embodiment configured as described above will be described.

【0027】図1および図2に示すように、まず、半絶
縁性半導体基板1上にn型半導体層2を形成する。この
n型半導体層2は、例えば、半絶縁性半導体基板1の表
面にn型不純物をイオン注入法や熱拡散法などによりド
ープすることにより形成してもよいし、半絶縁性半導体
基板1上にエピタキシャル成長を行うことにより形成し
てもよい。前者のように半絶縁性半導体基板1にn型不
純物をドープすることによりn型半導体層2を形成する
場合、半絶縁性半導体基板1がSiからなるときには、
そのn型不純物として例えばリン(P)やヒ素(As)
などを用いることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, first, the n-type semiconductor layer 2 is formed on the semi-insulating semiconductor substrate 1. The n-type semiconductor layer 2 may be formed, for example, by doping the surface of the semi-insulating semiconductor substrate 1 with an n-type impurity by an ion implantation method or a thermal diffusion method. It may also be formed by performing epitaxial growth. When the n-type semiconductor layer 2 is formed by doping the semi-insulating semiconductor substrate 1 with an n-type impurity as in the former case, when the semi-insulating semiconductor substrate 1 is made of Si,
As the n-type impurity, for example, phosphorus (P) or arsenic (As)
Etc. can be used.

【0028】次に、n型半導体層2上に、くし型電極
3、4に対応する部分に開口を有するレジストパターン
(図示せず)を例えば電子線リソグラフィー法により形
成した後、例えば真空蒸着法により全面にくし型電極形
成用の材料、例えばTi、Pt、Alなどの金属を堆積
させ、その後レジストパターンをその上に堆積された金
属とともに除去する(リフトオフ)。これによって、く
し型電極3、4が形成される。
Next, after forming a resist pattern (not shown) having an opening at a portion corresponding to the comb electrodes 3 and 4 on the n-type semiconductor layer 2 by, for example, an electron beam lithography method, for example, a vacuum evaporation method. Then, a material for forming a comb-shaped electrode, for example, a metal such as Ti, Pt, or Al is deposited on the entire surface by, and then the resist pattern is removed together with the metal deposited thereon (lift-off). As a result, the comb electrodes 3 and 4 are formed.

【0029】以上により、目的とする半導体受光素子が
製造される。
As described above, the intended semiconductor light receiving element is manufactured.

【0030】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、n型半導体層2上に互いに対向して設けられた一対
のくし型電極3、4がワイヤグリッド偏光子を構成して
いることにより、偏光分離機能および偏光検出機能を有
する半導体受光素子を実現することができる。また、こ
の半導体受光素子は薄型に構成することができる。さら
にまた、この半導体受光素子は、半導体プロセスにより
低コストでしかも安定に製造することができる。このた
め、この半導体受光素子を光磁気ディスク記録再生装置
の光ピックアップに用いた場合には、光ピックアップの
薄型化および低コスト化を同時に達成することができ
る。
As described above, according to the first embodiment, the pair of comb electrodes 3 and 4 provided on the n-type semiconductor layer 2 so as to face each other constitute a wire grid polarizer. As a result, a semiconductor light receiving element having a polarization separation function and a polarization detection function can be realized. Further, this semiconductor light receiving element can be made thin. Furthermore, this semiconductor light receiving element can be manufactured at low cost and stably by a semiconductor process. Therefore, when this semiconductor light receiving element is used in an optical pickup of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus, it is possible to simultaneously achieve a thin optical pickup and a low cost.

【0031】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。この第2の実施形態においては、第1の実施
形態と同様な構造の半導体受光素子を光磁気ディスク記
録再生装置の再生用の光ピックアップとして用いられる
レーザカプラに適用した場合について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, a case where a semiconductor light receiving element having a structure similar to that of the first embodiment is applied to a laser coupler used as a reproducing optical pickup of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus will be described.

【0032】図4はこの発明の第2の実施形態によるレ
ーザカプラを示す。
FIG. 4 shows a laser coupler according to the second embodiment of the present invention.

【0033】図4に示すように、このレーザカプラにお
いては、フォトダイオードIC11の受光部に、ワイヤ
グリッド偏光子を構成している一対のくし型電極12、
13(図4においては一方のくし型電極12のみ図示さ
れている。図6参照。)が互いに対向し、かつフォトダ
イオードIC11を構成する半導体基板とショットキー
接触して設けられており、第1の実施形態による半導体
受光素子と同様な構造を有するフォトダイオードPD1
が構成されている。また、この受光部には、このフォト
ダイオードPD1に隣接して、pn接合からなるフォト
ダイオードPD2が設けられている。さらに、この受光
部の表面には無反射膜14がコーティングされている。
そして、この受光部上に、無反射膜14を介して、その
底面に1/4波長板15が一体に取り付けられたマイク
ロプリズム16が接着剤17により接着固定されてい
る。一方、フォトダイオードIC11上には、マイクロ
プリズム16に隣接して、フォトダイオード18上に半
導体レーザ19を載せたいわゆるLOP(Laser on Pho
todiode)チップがマウントされている。ここで、フォト
ダイオード18は、半導体レーザ19のリア側の端面か
らの光出力をモニターし、それによってフロント側の端
面からの光出力をモニターするためのものである。
As shown in FIG. 4, in this laser coupler, a pair of comb-shaped electrodes 12 forming a wire grid polarizer are provided in the light receiving portion of the photodiode IC11.
13 (only one of the comb-shaped electrodes 12 is shown in FIG. 4; see FIG. 6) are provided facing each other and in Schottky contact with the semiconductor substrate forming the photodiode IC11. Photodiode PD1 having the same structure as the semiconductor light receiving element according to the embodiment
Is configured. In addition, a photodiode PD2 formed of a pn junction is provided in the light receiving unit adjacent to the photodiode PD1. Further, the surface of this light receiving portion is coated with an antireflection film 14.
Then, a micro prism 16 having a quarter wavelength plate 15 integrally attached to the bottom surface thereof is adhered and fixed on the light receiving portion via an anti-reflection film 14 by an adhesive agent 17. On the other hand, on the photodiode IC 11, a so-called LOP (Laser on Pho) in which a semiconductor laser 19 is mounted on the photodiode 18 adjacent to the micro prism 16.
todiode) chip is mounted. Here, the photodiode 18 is for monitoring the light output from the rear end surface of the semiconductor laser 19, and thereby monitoring the light output from the front end surface.

【0034】なお、フォトダイオードIC11には、上
述のフォトダイオードPD1およびフォトダイオードP
D2のほかに、これらのフォトダイオードPD1および
フォトダイオードPD2の出力電流信号の電流−電圧変
換アンプや演算処理回路などが設けられている。
The photodiode IC11 includes the above-mentioned photodiode PD1 and photodiode P.
In addition to D2, a current-voltage conversion amplifier for the output current signals of the photodiode PD1 and the photodiode PD2, an arithmetic processing circuit, and the like are provided.

【0035】この場合、フォトダイオードPD1および
PD2は、図5に示すように、四分割型のものである。
図5において、A1〜A4はフォトダイオードPD1の
四分割された各フォトダイオードを示し、B1〜B4は
フォトダイオードPD2の四分割された各フォトダイオ
ードを示す。
In this case, the photodiodes PD1 and PD2 are of the four-division type, as shown in FIG.
In FIG. 5, A1 to A4 represent the photodiodes divided into four parts of the photodiode PD1, and B1 to B4 represent the photodiodes divided into four parts of the photodiode PD2.

【0036】図6に、四分割型のフォトダイオードPD
1の具体的な構造の一例を示す。図6において、符号1
2a、13aはくし型電極12、13のパッド部を示
す。なお、くし型電極12、13の間隔d=0.7μ
m、w=0.3μmに対して、レーザ光Lのスポットサ
イズは、例えば開口数NA=0.45、λ=780nm
のときには約2.1μmであるから、このようなフォト
ダイオードPD1の多分割化は十分に可能である。
FIG. 6 shows a quadrant photodiode PD.
An example of a specific structure of No. 1 will be shown. In FIG. 6, reference numeral 1
2a and 13a represent the pad portions of the comb electrodes 12 and 13. The distance between the comb-shaped electrodes 12 and 13 d = 0.7 μ
For m and w = 0.3 μm, the spot size of the laser beam L is, for example, numerical aperture NA = 0.45 and λ = 780 nm.
Since it is about 2.1 μm at this time, such a multi-division of the photodiode PD1 is sufficiently possible.

【0037】次に、上述のように構成されたこの第2の
実施形態によるレーザカプラの動作について説明する。
Next, the operation of the laser coupler according to the second embodiment constructed as described above will be explained.

【0038】図4に示すように、半導体レーザ19のフ
ロント側の端面から出射されたレーザ光Lは、マイクロ
プリズム16の斜面16a上のハーフミラー(図示せ
ず)で反射された後、対物レンズ(図示せず)により集
光され、信号の読み取りを行う光磁気ディスク(図示せ
ず)に入射する。この光磁気ディスクで反射されたレー
ザ光Lは、マイクロプリズム16の斜面16a上のハー
フミラーを通ってこのマイクロプリズム16の内部に入
る。このマイクロプリズム16の内部に入った光のうち
の半分(50%)の光は1/4波長板15を介してフォ
トダイオードPD1に入射する。このフォトダイオード
PD1に入射した光は、ワイヤグリッド偏光子を構成す
るくし型電極12、13により偏光分離され、それによ
り得られるs偏光はフォトダイオードIC11を構成す
る半導体基板中に入射して検出される。一方、偏光分離
により得られたp偏光は、フォトダイオードPD1の表
面で反射され、さらにマイクロプリズム16の上面で反
射されてフォトダイオードPD2に入射して検出され
る。
As shown in FIG. 4, the laser light L emitted from the front end surface of the semiconductor laser 19 is reflected by a half mirror (not shown) on the sloped surface 16a of the micro prism 16, and then the objective lens. The light is focused by (not shown) and is incident on a magneto-optical disk (not shown) for reading a signal. The laser light L reflected by the magneto-optical disk passes through the half mirror on the slope 16 a of the micro prism 16 and enters the inside of the micro prism 16. Half (50%) of the light that has entered the microprism 16 enters the photodiode PD1 via the quarter-wave plate 15. The light that has entered the photodiode PD1 is polarized and separated by the comb electrodes 12 and 13 that form the wire grid polarizer, and the s-polarized light that is obtained by this is incident on the semiconductor substrate that forms the photodiode IC11 and is detected. It On the other hand, the p-polarized light obtained by the polarization separation is reflected by the surface of the photodiode PD1 and further reflected by the upper surface of the microprism 16 and enters the photodiode PD2 to be detected.

【0039】この場合、レーザ光Lが光磁気ディスクの
記録面上に焦点を結んでいるときにフォトダイオードP
D1およびフォトダイオードPD2上のレーザ光Lのス
ポットサイズが同じになるように設計されているが、光
磁気ディスクが変位して焦点位置が記録面からずれる
と、これらのフォトダイオードPD1およびフォトダイ
オードPD2上のレーザ光Lのスポットサイズは互いに
異なってくる。そこで、これらのフォトダイオードPD
1およびPD2からの出力信号を焦点位置のずれに対応
させると、フォーカスエラー信号を検出することができ
る。具体的には、図5に示す四分割型のフォトダイオー
ドPD1およびPD2のパターンの各部からの出力信号
をそれぞれA1 〜A4 およびB1 〜B4 とすると、(A
1 +A4 +B2 +B3 )−(A2 +A3 +B1 +B4
によりフォーカスエラー信号を形成する。このとき、こ
のフォーカスエラー信号のゼロ点が、焦点位置が光磁気
ディスクの記録面に一致した点、すなわちジャストフォ
ーカス点に対応し、このフォーカスエラー信号がゼロと
なるようにフォーカスサーボ系にフィードバックを与え
る。このようにして、ジャストフォーカス状態が維持さ
れる。
In this case, when the laser light L is focused on the recording surface of the magneto-optical disk, the photodiode P
The spot sizes of the laser light L on D1 and the photodiode PD2 are designed to be the same, but when the magneto-optical disk is displaced and the focal position is displaced from the recording surface, these photodiodes PD1 and PD2 are detected. The spot sizes of the upper laser light L are different from each other. Therefore, these photodiodes PD
The focus error signal can be detected by correlating the output signals of 1 and PD2 with the shift of the focus position. Specifically, assuming that the output signals from the respective portions of the pattern of the four-division photodiodes PD1 and PD2 shown in FIG. 5 are A 1 to A 4 and B 1 to B 4 , respectively, (A
1 + A 4 + B 2 + B 3) - (A 2 + A 3 + B 1 + B 4)
To form a focus error signal. At this time, the zero point of this focus error signal corresponds to the point where the focus position coincides with the recording surface of the magneto-optical disk, that is, the just focus point, and feedback is provided to the focus servo system so that this focus error signal becomes zero. give. In this way, the just focus state is maintained.

【0040】一方、フォトダイオードPD1およびPD
2のパターンの各部からの出力信号A1 〜A4 およびB
1 〜B4 を用いて、(A3 +A4 +B1 +B2 )−(A
1 +A2 +B3 +B4 )によりトラッキングエラー信号
を形成する。そして、このトラッキングエラー信号がゼ
ロとなるようにトラッキングサーボ系にフィードバック
を与える。このようにして、トラッキングが確実に行わ
れる。
On the other hand, the photodiodes PD1 and PD
Output signals A 1 to A 4 and B from each part of the pattern 2
Using 1 to B 4 , (A 3 + A 4 + B 1 + B 2 ) − (A
1 + A 2 + B 3 + B 4 ) forms a tracking error signal. Then, feedback is given to the tracking servo system so that the tracking error signal becomes zero. In this way, the tracking is surely performed.

【0041】以上のように、この第2の実施形態による
レーザカプラによれば、フォトダイオードPD1が第1
の実施形態による半導体受光素子と同様なくし型電極対
向型構造を有し、偏光分離機能および偏光検出機能を有
するので、従来のレーザカプラに異方性結晶や偏光分離
膜を偏光子として組み込んで光ピックアップを構成する
場合と異なり、光ピックアップの薄型化および低コスト
化を同時に達成することができる。
As described above, according to the laser coupler of the second embodiment, the photodiode PD1 has the first structure.
Since it has a comb-shaped electrode facing structure similar to the semiconductor light receiving element according to the embodiment of the present invention and has a polarization separation function and a polarization detection function, an anisotropic crystal or a polarization separation film is incorporated as a polarizer in a conventional laser coupler to generate light. Unlike the case of configuring a pickup, it is possible to simultaneously achieve a thin optical pickup and a low cost.

【0042】以上、この発明の実施形態につき具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。
The embodiments of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0043】例えば、上述の第1の実施形態において
は、半絶縁性半導体基板1上にn型半導体層2を設けて
いるが、このn型半導体層2の代わりにp型半導体層を
設け、このp型半導体層上にくし型電極3、4を設けて
もよい。
For example, in the above-described first embodiment, the n-type semiconductor layer 2 is provided on the semi-insulating semiconductor substrate 1, but a p-type semiconductor layer is provided instead of the n-type semiconductor layer 2. The comb electrodes 3 and 4 may be provided on the p-type semiconductor layer.

【0044】また、上述の第1の実施形態においては、
くし型電極3、4をリフトオフ法により形成している
が、これらのくし型電極3、4は、n型半導体層2の全
面に例えば真空蒸着法などによりTi、Pt、Alなど
の金属の膜を形成した後、これをエッチングによりパタ
ーニングすることにより形成するようにしてもよい。
Further, in the above-mentioned first embodiment,
Although the comb electrodes 3 and 4 are formed by the lift-off method, the comb electrodes 3 and 4 are formed on the entire surface of the n-type semiconductor layer 2 by a film of a metal such as Ti, Pt, or Al by a vacuum deposition method or the like. After forming the, it may be formed by patterning this by etching.

【0045】さらに、上述の第2の実施形態において
は、四分割型のフォトダイオードPD1およびPD2を
用いているが、これらのフォトダイオードPD1および
PD2は、例えば三分割型としてもよい。
Further, although the four-division photodiodes PD1 and PD2 are used in the above-described second embodiment, the photodiodes PD1 and PD2 may be, for example, three-division photodiodes.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構成し
ていることにより、この半導体受光素子は、偏光分離機
能および偏光検出機能を有する。そして、この半導体受
光素子を光磁気ディスク記録再生装置の再生用の光ピッ
クアップに用いることにより、光ピックアップの薄型化
および低コスト化を同時に達成することができる。
As described above, according to the present invention, since the pair of comb-shaped electrodes constitutes the wire grid polarizer, this semiconductor light receiving element has a polarization separation function and a polarization detection function. . By using this semiconductor light receiving element in a reproducing optical pickup of a magneto-optical disk recording / reproducing apparatus, it is possible to simultaneously achieve a thin optical pickup and a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態による半導体受光素
子を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor light receiving element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体受光素子のII−II線に沿
っての拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view taken along line II-II of the semiconductor light receiving element shown in FIG.

【図3】この発明の第1の実施形態による半導体受光素
子に増幅回路が接続された状態を示すブロック図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram showing a state in which an amplifier circuit is connected to the semiconductor light receiving element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第2の実施形態によるレーザカプラ
を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a laser coupler according to a second embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第2の実施形態によるレーザカプラ
におけるフォトダイオードPD1およびPD2のパター
ンを示す略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing patterns of photodiodes PD1 and PD2 in a laser coupler according to a second embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2の実施形態によるレーザカプラ
におけるフォトダイオードPD1の具体的な構造の一例
を示す略線図である。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a specific structure of a photodiode PD1 in the laser coupler according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半絶縁性半導体基板 2 n型半導体層 3、4、12、13 くし型電極 5 空乏層 11 フォトダイオードIC 16 マイクロプリズム 18 半導体レーザ 19 フォトダイオード PD1、PD2 フォトダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semi-insulating semiconductor substrate 2 n-type semiconductor layer 3, 4, 12, 13 Comb type electrode 5 Depletion layer 11 Photodiode IC 16 Micro prism 18 Semiconductor laser 19 Photodiode PD1, PD2 Photodiode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に一対のくし型電極が互い
に対向して設けられた構造を有する半導体受光素子にお
いて、 上記一対のくし型電極がワイヤグリッド偏光子を構成し
ていることを特徴とする半導体受光素子。
1. A semiconductor photodetector having a structure in which a pair of comb-shaped electrodes are provided on a semiconductor substrate so as to face each other, wherein the pair of comb-shaped electrodes constitutes a wire grid polarizer. Semiconductor light receiving element.
【請求項2】 上記一対のくし型電極は上記半導体基板
とショットキー接触していることを特徴とする請求項1
記載の半導体受光素子。
2. The pair of comb electrodes are in Schottky contact with the semiconductor substrate.
The semiconductor light receiving element as described in the above.
【請求項3】 上記半導体基板は半絶縁性半導体基板上
に一導電型の半導体層が設けられた構造を有し、上記一
対のくし型電極は上記半導体層とショットキー接触して
いることを特徴とする請求項1記載の半導体受光素子。
3. The semiconductor substrate has a structure in which a semiconductor layer of one conductivity type is provided on a semi-insulating semiconductor substrate, and the pair of comb-shaped electrodes are in Schottky contact with the semiconductor layer. The semiconductor light receiving element according to claim 1, which is characterized in that.
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